JPH0321792A - 非円形トンネル掘進方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はシールド掘進機を使用して非円形断面のトン
ネルを掘進する方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、円形以外の任意断面のトンネルすなわち非円形断
面のトンネルを掘進する場合は、シールド掘進機により
円形トンネルを掘進すると共に、掘り残された周辺部分
を手掘り掘削していった．〔発明が解決しようとする課
題〕 前記従来の非円形断面のトンネル掘進方法の場合は、掘
り残された周辺部分を手掘りにより掘削するので、トン
ネル掘進速度が遅く、かつ熟練した手掘り作業員が必要
であり、さらに手掘り作業は重労働であると共に危険を
伴うという問題がある． この発明は、非円形トンネルを機械力により容易にかつ
高能率で掘進することができる非円形トンネル掘進方法
を提供することを目的とするものである． 〔課題を解決するための手段〕 前記目的を達成するために、この発明の非円形トンネル
掘進方法においては、シールド機本体ｌの前部に駆動装
置により回転される円形のカッタディスク２を設け、そ
のカッタディスク２に、複数のスライドカ，タ３をカン
タディスク周囲方向に間隔をおいて配置すると共に、カ
ッタディスク半径方向に出没移動自在に取付け、各スラ
イド力ッタ３とカンタディスク２とをカッタ移動用液圧
ンリンダ４を介して連結し、前記カンタディスク２の回
転により非円形トンネルの円形部分を掘削し、その非円
形トンネルの掘り残し部分において、１箇のスライド力
ソタ３をカンタディスク２の周縁から突出させたのち引
込ませて、そのスライドカッタ３により前記掘り残し部
分の内側部分を掘削し、続いて突出量を漸次増大させた
のち引込まされる他のスライドカッタ３により、前記掘
り残し部分を掘削していく。

また掘り残し部分の地盤を軟弱化して掘削を容易にする
ために、シールド機本体側に設けたウォータージエソト
ノズル５から掘り残し部分に高圧水を噴射する． 〔作　用］ カッタディスク２の回転により非円形トンネルの円形部
分を掘削し、その非円形トンネルの掘り残し部分におい
て、スライドカッタ３をカッタディスク２の周縁から突
出させたのち引込ませて、そのスライド力ッタ３により
前記掘り残し部分を掘削し、続いてスライド力ッタ３の
突出量を漸次増大させて前記掘り残し部分を掘削する．
またシルド機本体側に設けたウォータージェットノズル
５から掘り残し部分に高圧水を噴射して、その掘り残し
部分の地盤を軟弱化させることにより、スライドカ７夕
３に作用する抵抗を小さくする。

〔実施例〕

次にこの発明を図示の例によって詳細に説明する。

図面はこの発明の一実施例を示すものであって、円形の
カッタディスク本体６に、カッタディスク本体半径方向
に延長する多数の掘削物排出用開口部７が放射状に設け
られると共に、その開口部７の中方向中央部に沿って延
長するビット支持部材８が固定され、そのビノト支持部
材８の巾方向の両側に多数のカンタビソト９が固定され
、前記カッタディスク本体６とビット支持部材８とカッ
タビット９とによりカッタディスク２が横戊されている
． カッタディスク半径方向に延長する複数例えば８本のス
ライド力フタ３は、力フタディスク２内に等角度間隔で
配置され、前記スライドカッタ３は棒状の力７夕本体ｌ
Ｏとそのカソタ本体ｌＯの先端側の中方向両側に固定さ
れたカンタビフトｌｌと前記カッタ本体１０の先端に取
付けられたカッタビフトとにより構威され、前記カッタ
本体ｌＯの基端側部分はカッタディスク２に固定された
ガイド部材ｌ２に摺勤自在に嵌挿され、かつそのガイド
部材１２とカソタ本体１０との間にシール材１３が設け
られ、前記スライド力フタ３と同数のカフタ移動用液圧
シリンダ４はスライドカッタ３の基端部に対向するよう
に配置され、前記液圧シリンダ４におけるシリンダがカ
ッタディスク２に固定されると共に、前記液圧シリンダ
４におけるピストン杆がスライドカッタ３の基端部にビ
ン結合され、前記液圧シリンダ４により、スライドカッ
タ３がカッタディスク２の周縁から突出した位置および
カッタディスク２内に没入した位置に移動される． 前述のように構威されたスライドカッタ３付きのカンタ
ディスク２は、上部半円筒部分と中央下部平板部分と左
右両側の円弧状部分と左右両側の平板部分とからなるほ
ぼ馬蹄形筒状のシールド機本体ｌの前部に配置され、か
つシールド機本体１内の前部に、ほぼ馬蹄形の外周縁お
よび円形開口部を有する外側隔壁１４が溶接により固着
され、その外側隔壁ｌ４内に円形外周面を有する内側隔
壁ｌ５が同心的に配置され、その内側隔壁１５の後部に
連結部材ｌ６が固定され、前記外側隔壁ｌ４の後部にお
いてシールド機本体ｌに固定された支柱ｌ７に、前記連
結部材ｌ６の後部が固定されている。

前記カッタディスク２の後部に支持環体ｌ８が同心的に
配置され、その支持環体ｌ８の前端部はカッタディスク
２の後部に接続部材ｌ９を介して固定され、かつ支持環
体ｌ８は、前記外側隔壁ｌ４と内側隔壁ｌ５との間に介
在されて、ラジアル軸受２０．２１により回転自在に支
承され、さらに外側隔壁１４に多数のスラスト支承ロー
ラ２２が外側周壁周囲方向に間隔をおいて取付けられ、
各スラスト支承ローラ２２により前記支持環体ｌ８の中
間部の環状後面が支承され、また力・２タディスク２の
後部中央に中心軸２３の前端部が固定され、その中心軸
２３は内側隔壁ｌ５に固定された軸受２４により支承さ
れている．前記支持環体ｌ８の後部に環状従動歯車２５
が固定され、前記外側隔壁ｌ４の後部の周囲に、液圧モ
ータからなる多数のカソタディス・ク回転用駆動装置２
６が固定され、その駆動装置２６の回転軸に固定された
駆動ビニオン２７は前記環状従動歯車２５に噛み合わさ
れ、前記駆動装置２６によりカッタディスク２が回転さ
れる。

前記外側隔壁１４，内側隔壁ｌ５および支持環体ｌ８と
カッタディスク２とシールド機本体ｌの前部とにより泥
水室２８が形戒され、その泥水室２８内の下部に開閉弁
２９を有する排泥管３０の吸込口３ｌが開口し、かつ泥
水室２８内の下部には、前記吸込口３ｌの両側において
駆動装置３２により回転される攪拌器３３が設けられ、
前記泥水室２８内の上側には開閉弁３４を有する送泥管
３５の給泥口３６が開口し、さらに前記泥水室２８内に
配置された多数の開口部開閉仮３７は、外側隔壁１４．
内側隔壁ｌ５に固定された開閉用渣圧シリンダ３８のピ
ストン杆に固定され、その液圧シリンダ３８によって前
後方向に移動される開口部開閉板３７によりカッタディ
スク２の開口部７が開閉される。

前記外側隔壁ｌ４の前部において力ツタディスク２の外
周よりも外側に突出している左右両側の下部の山留部に
、ウォータージェットノズル５が固定され、そのウォー
タージェットノズル５は高圧送液ボンプ３９に接続され
ている。このウォータージェ・７トノズル５の構造およ
び取付状態を第８図によって説明すると、前部に保合フ
ランジを備えている中空ホルダ４０が外側隔壁１４の透
孔に前方から嵌挿され、前記中空ホルダ４０の後部の雄
ねしに螺合したナソト４ｌにより、中空ホルダ４０が外
側隔壁ｌ４に固定され、かつ中空ホルダ４０の前部中央
に設けられたテーパー孔４２に筒状ノズル４３が配置さ
れ、その筒状ノズル４３とテーパー孔４２との間に、テ
ーパー外面および分断スリットを有する一部切欠円形断
面の環状楔４４が介在され、前記中空ホルダ４０の前端
部の雄ねしに螺合されたキャ７プ４０Ａにより環状楔４
４がテーバー孔４２と筒状ノズル４３との間に圧人され
て、筒状ノズル４３が環状挨４４により締付固定されて
いる． 前記中空ホルダ４０内の前部に板状のダイヤモンドノズ
ル４５が嵌合され、かつ高圧ホース４６の一端部に連結
された継手４６Ａは中空ホルダ４０の後部の雌ねしに螺
合され、前記高圧ホース４６の他端部は高圧送液ポンプ
３９の吐出口に接続され、さらに外側隔壁ｌ４の前部に
はウォータジェノトノズル５を囲む保護筒体４７が溶接
により固着されている。

前記外側隔壁ｌ４にカッタディスク２の回転角度を検出
するロータリーエンコーダ４８が固定され、そのロータ
リーエンコーダ４８の回転軸に固定された従動ピニオン
４９は前記環状従動歯車２５に噛み合わされ、前記外側
隔壁ｌ４の後部に配置された多数のシールドジャ，キ５
０は、シールド機本体ｌに固定された環状保持部材５ｌ
に挿通固定され、その環状保持部材５１に取付けられた
多数のローラ６８により円環状フレーム５２が回動自在
に支承され、その円環状フレーム５２にセグメント５３
を据付けるためのエレクタ−５４が取付けられている． 前記送泥管３５から泥水室２８内に泥水が供給され、力
，タディスク２およびスライドカッタ３により掘削され
て泥水室２８内に侵入した土砂等のＩ屈削物は、前記泥
水と共に攪拌器３３により攪拌されて、排泥管３０を通
って泥水ポンプにより１Ｆ出される。

第ｌＯ図はスライトカッタの突出量制御装置を示すもの
であって、カッタディスク回転角の読込信号に対するス
ライドカッタの突出量データおよび移動速度データの関
数を計算処理するコンピュータ５５の人力部に、カッタ
ディスク２の回転角を検出するロータリーエンコーダ４
８が接続され、前記コンピュータ５５の出力部に位置決
め用パルスジェネレータ５６を介して８本のドライブユ
ニノト５７八〜５７Ｈの人力部が接続され、そのドライ
ブユニノト５７Ａ〜５７Ｈの出力部には、公知の電気油
圧ステッピング型の液圧シリンダ４八〜４Ｈにおける伸
縮制御装置５８が接続され、かつ油圧ユニット５９と各
液圧シリンダ４Ａ〜４Ｈにおけるシリンダの両端部とは
管路を介して接続され、前記伸縮制御装置５８は、電気
ステ，ビングモー夕により回転される送りねしと、その
送りねしにより移動される操作部材により操作される油
圧切換弁とを備えている。

第１１図は第ｌＯ図に示す突出量制御装置により８本の
スライドカッタを制御してトンネルの掘り残し部分を掘
削する場合のスライドカ，タ動作例を示すものである。

第ｌスライドカッタ３Ａの先端は第１軌跡６０を通り、
続いて第２スライドカッタ３Ｂ〜第８スライドカ，タ３
　Ｈの先端が順次第２軌跡６ｌ〜第８軌跡６７を通る。

この場合、第１スライドカノク３Ａが第１ｌ図における
Ｙ軸線上にあるときカッタディスク２の回転角が０゜に
設定され、カッタディスク２が回転した回転角はロータ
リーエンコーダ４８により検出され、その検出｛ε号は
コンピュータ５５に道られる。

コンピュータ５５に予めカッタディスク２の回転角とス
ライドカッタ３の突出量および移動速度のデータの関数
が人力されており、前記コンピュータ５５に変数となる
回転角の信号が送られると、コンピュータ５５により演
算されたスライド力ツタの突出置信号および移動速度信
号が位置決め用パルスジエネレータ５６に送られ、その
パルスジェネレータ５６から各電気油圧ステノピング型
の液圧シリンダ４Ａ〜４　ＩＩにおける伸縮制御装置５
８に信号が送られて、各液圧シリンダ４Ａ〜４１１が伸
縮制御され、第１スライドカッタ３八〜第８スライドカ
，タ３Ｈの先端が第１軌跡６０〜第８軌跡６７を通るよ
うに移動し、カッタディスク２および各スライドカッタ
３Ａ〜３Ｈ＆こより第１１図Ｃこ示すような馬蹄形断面
のトンネルを掘削する。

カッタディスク２の外周縁からの第１スライドカッタ３
Ａの突出量および各軌跡の間隔すなわちスライド力フタ
による掘り残し部分の１回の切込檀は例えば約２０備に
設定されるが、その切込量はコンピュータのプログラム
を変更することにより調節することができる。

各スライドカッタムこより堀削される掘り残し部分にウ
ォータージエソトノズル５から高圧水を噴射して、前記
掘り残し部分の地盤を軟弱化することにより、各スライ
ドカフタによる掘削を容易に行なうことができる。

なおウォータージエノトノズル５から高圧水を噴射する
か否かは、土質等の条件によって決定する。

この発明は楕円形トンネルを掘進する場合にも実施する
ことができる。

この発明を実施する場合、ｌｌ！！盤が硬質であるとき
は、シールド掘進機のＩＩｋ進速度を遅くしてもよく、
さらに第１スライドカッタ３Ａ〜第８スライドカッタ３
Ｈにおけるカソタビソト１１を、カッタ本体１０の長手
力向に少しずつ偏位して、すなわち各スライドカッタに
おけるカッタビソト１１の位相をカッタ木体長手方向に
少しずつ変化させて設けてもよい。またスライド力，夕
の本数を増減変更してもよい。

〔発明の効果〕

この発明は前述のように構戊されているので、以下に記
載するような効果を奏する。

駆動装置により回転されるカッタディスク２により非円
形トンネルの円形部分を掘削し、その非円形トンネルの
掘り残し部分を、カッタディスク２の周縁から突出され
るスライドカッタ３によって掘削するので、非円形トン
ネルを機械力により容易にかつ高能率で掘削することが
でき、さらに１箇のスライドカッタ３をカンタディスク
２の周縁から突出させたのち引込ませて、そのスライド
カッタ３により前記掘り残し部分の内側部分を掘削し、
続いて突出量を漸次増大させたのち引込まされる他のス
ライドカッタ３により、前記掘り残し部分を掘削してい
くので、スライドカッタ３に作用する掘削抵抗を小さく
して、掘り残し部分を容易に掘削することができる。ま
たシールド機本体側に設けたウォータージェットノズル
５から掘り残し部分に高圧水を噴射して、その掘り残し
部分の地盤を軟弱化させることにより、掘り残し部分の
掘削を一層容易に行なうことができる．

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示すものであって、ｍｌ図
はこの発明において用いられる非円形トンネル掘進用シ
ールド掘進機の一部縦断側面図、第２図はその正面図、
第３図は第１図のＡ−Ａ線断面図、第４図は第１図のＢ
−Ｂ線断面図、第５図は第１図のＣ−Ｃ線断面図、第６
図は第１図の一部を拡大して示す一部縦断側面図、第７
図は第２図のＤ−Ｄ線拡大断面図、第８図はウォーター
ジｓ．　ノ｝ノズル付近を示す拡大縦断側面図、第９図
はロータリーエンコーダ付近を示す縦断側面図、第ｌＯ
図はスライドカッタの突出景制御装置を示す図、第１１
図は各スライドカンタの先端の軌跡を示す正面図である
。 図において、ｌはシールド機本体、２は力・ノタディス
ク、３はスライドカッタ、４はカッタ移動用渣圧シリン
ダ、５はウォータージェットノズル、６はカッタディス
ク本体、８はビット支持部材、９はカッタビット、１０
はカソタ本体、１ｌはカソタビソト、ｌ２はガイド部材
、ｌ４は外側隔壁、！５は内側隔壁、ｌ８は支持環体、
２５は環状従動歯車、２６はカッタディスク回転用駆動
装置、２７は駆動ピニオン、２８は泥水室、３０は排泥
管、３３はＰＩＩ．拌器、３５は送泥管、３９は高圧送
液ポンプ、４８はロータリーエンコーダ、４９は従動ピ
ニオン、５５はコンピュータ、５６は位置決め用パルス
ジェネレータ、５７Ａ〜５７■１はドライブユニノト、
５８は伸縮制′４Ｂ装置、５９は油圧ユニノトである。 第７図 １５７１

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）シールド機本体１の前部に駆動装置により回転さ
   れる円形のカッタディスク２を設け、そのカッタディス
   ク２に、複数のスライドカッタ３をカッタディスク周囲
   方向に間隔をおいて配置すると共に、カッタディスク半
   径方向に出没移動自在に取付け、各スライドカッタ３と
   カッタディスク２とカッタ移動用液圧シリンダ４を介し
   て連結し、前記カッタディスク２の回転により非円形ト
   ンネルの円形部分を掘削し、その非円形トンネルの掘り
   残し部分において、１箇のスライドカッタ３をカッタデ
   ィスク２の周縁から突出させたのち引込ませて、そのス
   ライドカッタ３により前記堀り残し部分の内側部分を掘
   削し、続いて突出量を漸次増大させたのち引込まされる
   他のスライドカッタ３により、前記掘り残し部分を掘削
   していく非円形トンネル掘進方法。
2. （２）シールド機本体側に設けたウォータージェットノ
   ズル５から掘り残し部分に高圧水を噴射して、その掘り
   残し部分の地盤を軟弱化させる請求項１記載の非円形ト
   ンネル掘進方法。